SPEEDY: An Eclipse-based IDE for invariant inference

SPEEDY is an Eclipse-based IDE for exploring techniques that assist users in generating correct specifications, particularly including invariant inference algorithms and tools. It integrates with several back-end tools that propose invariants and will incorporate published algorithms for inferring object and loop invariants. Though the architecture is language-neutral, current SPEEDY targets C programs. Building and using SPEEDY has confirmed earlier experience demonstrating the importance of showing and editing specifications in the IDEs that developers customarily use, automating as much of the production and checking of specifications as possible, and showing counterexample information directly in the source code editing environment. As in previous work, automation of specification checking is provided by back-end SMT solvers. However, reducing the effort demanded of software developers using formal methods also requires a GUI design that guides users in writing, reviewing, and correcting specifications and automates specification inference.Comment: In Proceedings F-IDE 2014, arXiv:1404.578

Programming Robots for Activities of Everyday Life

Text-based programming remains a challenge to novice programmers in\ua0all programming domains including robotics. The use of robots is gainingconsiderable traction in several domains since robots are capable of assisting\ua0humans in repetitive and hazardous tasks. In the near future, robots willbe used in tasks of everyday life in homes, hotels, airports, museums, etc.\ua0However, robotic missions have been either predefined or programmed usinglow-level APIs, making mission specification task-specific and error-prone.\ua0To harness the full potential of robots, it must be possible to define missionsfor specific applications domains as needed. The specification of missions of\ua0robotic applications should be performed via easy-to-use, accessible ways, and\ua0at the same time, be accurate, and unambiguous. Simplicity and flexibility in\ua0programming such robots are important, since end-users come from diverse\ua0domains, not necessarily with suffcient programming knowledge.The main objective of this licentiate thesis is to empirically understand the\ua0state-of-the-art in languages and tools used for specifying robot missions byend-users. The findings will form the basis for interventions in developing\ua0future languages for end-user robot programming.During the empirical study, DSLs for robot mission specification were\ua0analyzed through published literature, their websites, user manuals, samplemissions and using the languages to specify missions for supported robots.After extracting data from 30 environments, 133 features were identified.\ua0A feature matrix mapping the features to the environments was developedwith a feature model for robotic mission specification DSLs.Our results show that most end-user facing environments exist in the\ua0education domain for teaching novice programmers and STEM subjects. Mostof the visual languages are developed using Blockly and Scratch libraries.\ua0The end-user domain abstraction needs more work since most of the visualenvironments abstract robotic and programming language concepts but not\ua0end-user concepts. In future works, it is important to focus on the development\ua0of reusable libraries for end-user concepts; and further, explore how end-user\ua0facing environments can be adapted for novice programmers to learn\ua0general programming skills and robot programming in low resource settings\ua0in developing countries, like Uganda

Development of a system for example-driven software language engineering

Masteroppgave i informatikkINF399MAMN-PROGMAMN-IN

Vary: An IDE for Designing Algorithms and Measuring Quality

Pseudocode is one of the recommended methods for teaching students to design algorithms. Having a tool that performs the automatic translation of an algorithm into pseudocode to a programming language would allow the student to understand the complete process of program development. In addition, the introduction of quality measurement of algorithms designed from the first steps of learning programming would enable the student to understand the importance of code quality for maintenance of software processes. This work describes Vary, an integrated development environment based on Eclipse for writing and running pseudocode algorithms. The environment automatically transforms abstract pseudocode into runnable C/C++ source code that can be later executed. Computer programming learners and even computational scientists can use Vary to write and run algorithms, while taking advantage of modern development environment features. Vary is provided with an additional extension to automatically carry out algorithm analysis with SonarQube

Extensible Languages for Flexible and Principled Domain Abstraction

Die meisten Programmiersprachen werden als Universalsprachen entworfen. Unabhängig von der zu entwickelnden Anwendung, stellen sie die gleichen Sprachfeatures und Sprachkonstrukte zur Verfügung. Solch universelle Sprachfeatures ignorieren jedoch die spezifischen Anforderungen, die viele Softwareprojekte mit sich bringen. Als Gegenkraft zu Universalsprachen fördern domänenspezifische Programmiersprachen, modellgetriebene Softwareentwicklung und sprachorientierte Programmierung die Verwendung von Domänenabstraktion, welche den Einsatz von domänenspezifischen Sprachfeatures und Sprachkonstrukten ermöglicht. Insbesondere erlaubt Domänenabstraktion Programmieren auf dem selben Abstraktionsniveau zu programmieren wie zu denken und vermeidet dadurch die Notwendigkeit Domänenkonzepte mit universalsprachlichen Features zu kodieren. Leider ermöglichen aktuelle Ansätze zur Domänenabstraktion nicht die Entfaltung ihres ganzen Potentials. Einerseits mangelt es den Ansätzen für interne domänenspezifische Sprachen an Flexibilität bezüglich der Syntax, statischer Analysen, und Werkzeugunterstützung, was das tatsächlich erreichte Abstraktionsniveau beschränkt. Andererseits mangelt es den Ansätzen für externe domänenspezifische Sprachen an wichtigen Prinzipien, wie beispielsweise modularem Schließen oder Komposition von Domänenabstraktionen, was die Anwendbarkeit dieser Ansätze in der Entwicklung größerer Softwaresysteme einschränkt. Wir verfolgen in der vorliegenden Doktorarbeit einen neuartigen Ansatz, welcher die Vorteile von internen und externen domänenspezifischen Sprachen vereint um flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion zu unterstützen. Wir schlagen bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprachen als Grundlage für Domänenabstraktion vor. In einer erweiterbaren Sprache kann Domänenabstraktion durch die Erweiterung der Sprache mit domänenspezifischer Syntax, statischer Analyse, und Werkzeugunterstützung erreicht werden . Dies ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Flexibilität wie externe domänenspezifische Sprachen. Um die Einhaltung üblicher Prinzipien zu gewährleisten, organisieren wir Spracherweiterungen als Bibliotheken und verwenden einfache Import-Anweisungen zur Aktivierung von Erweiterungen. Dies erlaubt modulares Schließen (durch die Inspektion der Import-Anweisungen), unterstützt die Komposition von Domänenabstraktionen (durch das Importieren mehrerer Erweiterungen), und ermöglicht die uniforme Selbstanwendbarkeit von Spracherweiterungen in der Entwicklung zukünftiger Erweiterungen (durch das Importieren von Erweiterungen in einer Erweiterungsdefinition). Die Organisation von Erweiterungen in Form von Bibliotheken ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Prinzipientreue wie interne domänenspezifische Sprachen. Wir haben die bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprache SugarJ entworfen und implementiert. SugarJ Bibliotheken können Erweiterungen der Syntax, der statischen Analyse, und der Werkzeugunterstützung von SugarJ deklarieren. Eine syntaktische Erweiterung besteht dabei aus einer erweiterten Syntax und einer Transformation der erweiterten Syntax in die Basissyntax von SugarJ. Eine Erweiterung der Analyse testet Teile des abstrakten Syntaxbaums der aktuellen Datei und produziert eine Liste von Fehlern. Eine Erweiterung der Werkzeugunterstützung deklariert Dienste wie Syntaxfärbung oder Codevervollständigung für bestimmte Sprachkonstrukte. SugarJ Erweiterungen sind vollkommen selbstanwendbar: Eine erweiterte Syntax kann in eine Erweiterungsdefinition transformiert werden, eine erweiterte Analyse kann Erweiterungsdefinitionen testen, und eine erweiterte Werkzeugunterstützung kann Entwicklern beim Definieren von Erweiterungen assistieren. Um eine Quelldatei mit Erweiterungen zu verarbeiten, inspizieren der SugarJ Compiler und die SugarJ IDE die importierten Bibliotheken um die aktiven Erweiterungen zu bestimmen. Der Compiler und die IDE adaptieren den Parser, den Codegenerator, die Analyseroutine und die Werkzeugunterstützung der Quelldatei entsprechend der aktiven Erweiterungen. Wir beschreiben in der vorliegenden Doktorarbeit nicht nur das Design und die Implementierung von SugarJ, sondern berichten darüber hinaus über Erweiterungen unseres ursprünglich Designs. Insbesondere haben wir eine Generalisierung des SugarJ Compilers entworfen und implementiert, die neben Java alternative Basissprachen unterstützt. Wir haben diese Generalisierung verwendet um die bibliotheksbasierten erweiterbaren Programmiersprachen SugarHaskell, SugarProlog, und SugarFomega zu entwickeln. Weiterhin haben wir SugarJ ergänzt um polymorphe Domänenabstraktion und Kommunikationsintegrität zu unterstützen. Polymorphe Domänenabstraktion ermöglicht Programmierern mehrere Transformationen für die selbe domänenspezifische Syntax bereitzustellen. Dies erhöht die Flexibilität von SugarJ und unterstützt bekannte Szenarien aus der modellgetriebenen Entwicklung. Kommunikationsintegrität spezifiziert, dass die Komponenten eines Softwaresystems nur über explizite Kanäle kommunizieren dürfen. Im Kontext von Codegenerierung stellt dies eine interessante Eigenschaft dar, welche die Generierung von impliziten Modulabhängigkeiten untersagt. Wir haben Kommunikationsintegrität als weiteres Prinzip zu SugarJ hinzugefügt. Basierend auf SugarJ und zahlreicher Fallstudien argumentieren wir, dass flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion ein skalierbares Programmiermodell für die Entwicklung komplexer Softwaresysteme darstellt

Contributions to the Construction of Extensible Semantic Editors

This dissertation addresses the need for easier construction and extension of language tools. Specifically, the construction and extension of so-called semantic editors is considered, that is, editors providing semantic services for code comprehension and manipulation. Editors like these are typically found in state-of-the-art development environments, where they have been developed by hand. The list of programming languages available today is extensive and, with the lively creation of new programming languages and the evolution of old languages, it keeps growing. Many of these languages would benefit from proper tool support. Unfortunately, the development of a semantic editor can be a time-consuming and error-prone endeavor, and too large an effort for most language communities. Given the complex nature of programming, and the huge benefits of good tool support, this lack of tools is problematic. In this dissertation, an attempt is made at narrowing the gap between generative solutions and how state-of-the-art editors are constructed today. A generative alternative for construction of textual semantic editors is explored with focus on how to specify extensible semantic editor services. Specifically, this dissertation shows how semantic services can be specified using a semantic formalism called refer- ence attribute grammars (RAGs), and how these services can be made responsive enough for editing, and be provided also when the text in an editor is erroneous. Results presented in this dissertation have been found useful, both in industry and in academia, suggesting that the explored approach may help to reduce the effort of editor construction

Injecting Language Workbench Technology into Mainstream Languages

Eelco Visser envisioned a future where DSLs become a commonplace abstraction in software development. He took strides towards implementing this vision with the Spoofax language workbench. However, his vision is far from the mainstream of programming today. How will the many mainstream programmers encounter and adopt language workbench technology? We propose that the macro systems found in emerging industrial languages open a path towards delivering language workbenches as easy-to-adopt libraries. To develop the idea, we sketch an implementation of a language workbench as a macro-library atop Racket and identify the key features of the macro system needed to enable this evolution path

The State of the Art in Language Workbenches. Conclusions from the Language Workbench Challenge

Language workbenches are tools that provide high-level mechanisms for the implementation of (domain-specific) languages. Language workbenches are an active area of research that also receives many contributions from industry. To compare and discuss existing language workbenches, the annual Language Workbench Challenge was launched in 2011. Each year, participants are challenged to realize a given domain-specific language with their workbenches as a basis for discussion and comparison. In this paper, we describe the state of the art of language workbenches as observed in the previous editions of the Language Workbench Challenge. In particular, we capture the design space of language workbenches in a feature model and show where in this design space the participants of the 2013 Language Workbench Challenge reside. We compare these workbenches based on a DSL for questionnaires that was realized in all workbenches